جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "بهره برداری مخزن" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «بهره برداری مخزن» در نشریات گروه «کشاورزی»-
بهره برداری بهینه از مخازن سدهای کشور به عنوان اصلی ترین منابع آب های سطحی دارای اهمیت و جایگاه ویژه ی در مدیریت منابع آب می باشد. در این تحقیق، ابتدا با استفاده از روش جدید خوشه بندی K-means کلاسه دبی ورودی به مخزن سد در هر فصل بهینه شد و برای گسسته سازی حجم ذخیره مخزن از روش موران در 7 کلاسه استفاده شد. با کمک برنامه نویسی در محیط پایتون، آبدهی ورودی مخزن در هر فصل از 2 تا 20 کلاسه مختلف طبقه بندی شد. از میان 19 خوشه در نظر گرفته شده، برای کلاسه جریان شماره 5، بهترین نتایج در طبقه بندی دبی فصلی حاصل شده است. سپس مقدار l* در شرایط ایستا در ازای ترکیبات مختلف ازk و i به دست آمد. نتایج نشان داد که بیش ترین تغییرات در بهار تا 5 کلاسه مخزن و کمترین آن در تابستان با یک کلاسه از مخزن اتفاق افتاده است. بیشترین میزان احتمال خروجی از مخزن در فصول پاییز، زمستان و بهار برای کلاسه مخزن 4 اتفاق افتاده است و برای فصل تابستان به دلیل آبدهی کمتر و بالاتربودن میزان نیاز، این مقدار در کلاسه 5 مخزن اتفاق افتاده است. از آنجا که تغییر در کلاسه بندی جریان منجر به تغییر اساسی در ماتریس احتمال انتقال خواهد شد لذا استفاده از روش K-means در گسسته سازی آبدهی جریان با توجه به امکان بهینه شدن تعداد خوشه ها در هر دوره زمانی، می تواند در برنامه ریزی پویای تصادفی مخزن بسیار سودمند و تاثیرگذار باشد. لذا استفاده از این روش در بهره برداری از مخازن بصورت برنامه ریزی پویای تصادفی قویا توصیه می گردد.
کلید واژگان: بهره برداری مخزن, SDP, پایتون, زنجیره مارکوفIntroductionOne of the Principles of water resources management is the optimal use of the reservoirs as the main sources of surface water, and this issue has a special importance in the science of water engineering. In this research, the new K-means clustering method to discretize reservoir inflow has been presented for the Stochastic Dynamic Programming(SDP). In addition, the Moran's method is used to discretize the reservoir storage. By the programming in the Python environment, the historical reservoir inflow in each season is classified to different clusters and obtained the best inflow cluster for each season. The effects of this clustering is also considering in the SDP of Jamishan reservoir. In general, the change in inflow classification will lead to a fundamental change in the transition probability matrix. Thus, the use of K-means method for the reservoir inflow discretization, due to the possibility of optimizing the number of clusters in each time period, can be very useful for the SDP. finally, it is strongly recommended to use K-means method to discretize reservoir inflow for reservoir operation by SDP.
MethodologyK-means is an object-based algorithm that selects representative clusters from the data itself rather than averaging them. K-means of a cluster is the most central element of a cluster. The purpose of this method is to reduce sensitivity to large values in the data set. Each cluster is introduced with one of the data close to the centers. According to the number of data categories (k), the value of the least squares function is minimized and the data are categorized in the best way. In addition, the Moran's method is used to discretize the reservoir storage. In this method, the upper and lower limit of the range of changes and the upper limit of each category are used as indicators of discretization of the reservoir volume. The study area includes Jamishan reservoir sub-basin with an area of 527.07 km2 located in the southwest of Sanghar city near the Pirsalman hydrometric station. This watershed is the part of Kermanshah province which is between 32-34° to 34-53° North latitude and 47-22° to 47-52° East longitude. The annual average of rainfall, evaporation and temperature are 441 mm, 1534 mm and 10 degrees Celsius, respectively.
Results and discussionEvaluating the performance of the K-means model in 4 different seasons, showed that among the 19 considered clusters, the best result in seasonalclassification is obtained by the 5 inflow clusters according to the performance rate in fall, winter, spring and summer seasons - 142.57, -176.90,-475.36 and -2.10, respectively. The results of the First-order Markov chain, the possible values are given in Table 1 for 4 seasons in 5 clusters,and in this table, the specified numbers indicate the probability of moving each cluster for each season.In thefollowing, using the backward recursive function, the calculations are continued until reaching the stationary state condition. Finally, the value of l* was obtained for all 4 periods and different combinations of k and i as Fig.1. The results of Steady-state condition showed that l* happened mostly in spring up to 5 clusters of the reservoir storage and the least happened in summer with onecluster. Then, the calculations of the reservoir release probability in each period for each class of inflow and storage have been made. The highest value has occurred for reservoir storage class 4 in the autumn, winter, and spring seasons but in the summer season, due to less inflow and high water demand, it has happened in reservoir storage class 5.
ConclusionsIn this research, the Stochastic Dynamic Programming (SDP) of the Jamishan dam reservoir is discussed using the K-means method in classifying the inflow discharge seasonally for the 41 years of historical data. Moran's method is also used to classify the storage volume of the reservoir into 7 classes. To calculate the transition probability matrix during the first-order Markov chain process, it is necessary to have the flow class in each period. For this purpose, the k-means method is used. The reservoir inflow in each season is classified from 2 to 20 classes by programming in the Python environment and especially with the Scikit-learn library. Evaluating the performance of the K-means model in 4 different seasons, showed that among the 19 considered clusters, the best result in seasonal classification is obtained by the 5 inflow clusters. Changing the number of inflow clusters leads to changes in the transition probability matrix and this process would change the results of reservoir operation. It can be said that the use of this flow classification method can have a significant impact on the management and optimization of dam reservoir performance. In general, the use of new classification methods such as the K-means method in the discretization of reservoir inflow for the reservoir stochastic dynamic programming can be very beneficial and effective.
Keywords: Reservoir Operation, Stochastic Dynamic Programming, K-means, Markov Chain Process -
بهره برداری مخزن سد برای تامین کل نیاز گام زمانی جاری به دلیل احتمال مواجهه با کمبود آب شدید در آینده منطقی نیست و استفاده از فرمان های نگهداشت می تواند تامین آب در آینده را بیمه کند. در بهره برداری بلند- مدت مخزن سد برای تامین نیاز آبیاری، عدم قطعیت جریان ورودی به مخزن و نیاز آبیاری اثر قابل توجهی در نتایج رهاسازی از مخزن خواهد داشت. همچنین تغییرات حساسیت محصول به تنش آبی در دوره های مختلف رشد باعث تغییر در شیب تابع عملکرد محصول می شود، که در توابع عملکرد فصلی دیده نشده و مسئله را پیچیده تر می کند. در این مطالعه مزایای استفاده از مدل تصادفی و توابع عملکرد وابسته به گام زمانی نسبت به مدل قطعی و تابع عملکرد فصلی در بهره برداری از مخزن سد بوکان با استفاده از فرمان های نگهداشت نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که بهره برداری مخزن با فرمان های نگهداشت نسبت به مدل بهره برداری موجود، 8/46 درصد سود اقتصادی را افزایش می دهد. همچنین توابع عملکرد وابسته به گام زمانی 19 درصد نتایج را نسبت به تابع عملکرد فصلی بهبود می بخشد. نتایج مقایسه مدل تصادفی با مدل قطعی بهره برداری مخزن نشان می دهد که وارد کردن جداگانه عدم قطعیت جریان ورودی به مخزن و نیاز آبیاری و ورود همزمان هر دو متغیر در محاسبات به ترتیبب 73/0، 95/4 و 99/12 درصد سود اقتصادی را افزایش خواهد داد.
کلید واژگان: بهره برداری مخزن, فرمان های نگهداشت, عدم قطعیت جریان ورودی, نیاز آبیاری, استوکستیکIn operation of dam reservoir, due to the possibility of severe water shortages in the future, supplying total demand of current step is not rational, and the use of hedging rules can provide insurance for water supply in the future. In the reservoir long-term operation to supply the irrigation water demand, uncertainty of reservoir inflow and uncertainty of irrigation water demand have a significant effect on release. Crop water stress sensitivity variation at different growth stages varies the crop production function slope, which is not seen in seasonal production functions. In this study, a stochastic planning model with time-dependent production functions and a deterministic planning model with seasonal production function, in operation of the Buchan dam reservoir by using hedging rules are compared. The results show the reservoir operation by hedging rules increases economic benefit by 46.8% compared to the existing operation model. The time-dependent production function can improve the results by 19% over seasonal production functions. Also, the results show using stochastic model with the inflow uncertainty, irrigation water demand uncertainty and both, inflow uncertainty and irrigation water demand uncertainty simultaneously, the economic benefit increase by 0.73, 4.95 and 12.99%, respectively.
Keywords: Reservoir operation, Hedging rules, Inflow uncertainty, irrigation water demand, Stochastic -
پیش بینی حجم آب ذخیره شده در سدهای مخزنی در دوره های آتی، نقش مهمی در برنامه ریزی و مدیریت بهره برداری بهینه از سامانه های منابع آب دارد. در این مطالعه، از روش تحلیل سری های زمانی برای پیش بینی جریان ماهانه ورودی به سد های مخزنی یامچی و سبلان در استان اردبیل استفاده شد. داده های دبی جریان ماهانه اندازه گیری شده در ایستگاه های هیدرومتری واقع در محل ورود آب به سد، طی سال های 94-1373 به مدت 21 سال تهیه و برای ساخت و آزمون مدل مناسب، به کار برده شد. پس از ایستا نمودن سری داده ها، با توجه به نمودارهای خودهمبسته (ACF) و خودهمبسته جزیی (PACF)، ساختارهای مدل فصلی تشخیص داده شدند و پس از مقایسه آن ها با توجه به معیارهای آکاییکه (AIC)، آکاییکه اصلاح شده (AICC) و اطلاعات بیزی (BIC)، مدل مناسب برای هر یک از ایستگاه های هیدرومتری انتخاب شد. با برازش مدل به داده های مشاهداتی، پارامترهای هر مدل تعیین و کفایت مدل های منتخب نیز با آزمون های تشخیصی بررسی گردید. نتایج نشان داد مدل ARIMA(1,0,0)(0,1,1)12 و ARIMA(1,1,1)(0,1,1)12 به ترتیب برای داده های دبی ماهانه ایستگاه یامچی و ارباب کندی، دارای کمترین مقدار شاخص های آماری ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین قدرمطلق خطا (MAE) بوده و دارای بیش ترین ضریب تعیین است. مقدار این شاخص ها در مدل مربوط به ایستگاه هیدرومتری یامچی به ترتیب برابر 04/1، 606/0 و 63/0 و برای ایستگاه هیدرومتری ارباب کندی به ترتیب برابر 35/1، 8/0 و 74/0 به دست آمد. لذا مدل های منتخب، جریان ماهانه ورودی به مخزن سد های یامچی و سبلان را با دقت خوبی پیش بینی می کند. همچنین مقایسه نتایج پیش بینی شده با داده های مشاهداتی نشان داد در پیش بینی مقادیر حد بالای دبی، مدل های منتخب از دقت بالایی برخوردار نیستند.
کلید واژگان: بهره برداری مخزن, پیش بینی, جریان ورودی ماهانه, سری های زمانی, مدل فصلیPredicting volume of water stored in reservoirs in the future periods plays an important role in planning and managing the optimal use of water resources systems. In this study, time series analysis method was used to predict the monthly inflow to Yamchi and Sabalan reservoirs in Ardabil province. The monthly flow data measured at hydrometric stations, located at the dam's entrance for 21 years (1994 to 2015) were used to build and test an appropriate model. The structures of the seasonal models were identified according to the auto-correlation charts (ACF) and partial auto-correlation (PACF), and then the appropriate model for each hydrometric station was selected based on the Akaike Information Criterion (AIC), Akaike Information Criterion Correction (AICC) and Bayesian Information Criterion (BIC). By fiting the model to the observational data, the parameters of each model were determined and the adequacy of the selected models was also examined by diagnostic tests. The results showed that ARIMA (1,0,0)(0,1,1)12 and ARIMA (1,1,1)(0,1,1)12 models, respectively for the monthly flow data of Yamchi and Arbabkandi stations have the lowest root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE) and the highest determination coefficient. The values of these indicators in the model related to Yamchi hydrometric station were 1.04, 0.606 and 0.63, respectively, and for Arbabkandi hydrometric station were 1.35, 0.8 and 0.74, respectively. Therefore, the selected models accurately predict the monthly inflows to Yamchi and Sabalan reservoirs. Comparing the predicted results with the observational data showed that the selected models are not very accurate in predicting high discharge values.
Keywords: forecasting, Monthly Inflow, Reservoir operation, Seasonal model, time series -
سابقه و هدف
امروزه یکی از مشکلات موجود در کشور، کمبود آب می باشد و این مسئله، لزوم استفاده از یک مدیریت مناسب منابع آب را بیش از پیش آشکار می سازد. یکی از روش های استخراج قوانین بهره برداری از مخازن، روش برنامه ریزی پویای احتمالاتی (SDP) می باشد. در روش (SDP) یکی از مهم ترین عوامل برای رسیدن به جواب بهینه، نحوه گسسته سازی حجم مخزن و دبی های ورودی به مخزن می باشد. در این تحقیق، به منظور دستیابی به تعداد گسسته سازی بهینه حجم مخزن در روش برنامه ریزی پویای احتمالاتی، با در نظر گرفتن تابع هدف در سه حالت مختلف (0=α، 5/0=α و 1=α) و ثابت فرض نمودن تعداد کلاس دبی ورودی به مخزن، حالت های مختلفی از گسسته سازی حجم ذخیره به صورت 3، 5، 7 و 10 مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد و روش:
در این مطالعه، مدل برنامه ریزی پویای احتمالاتی به منظور تعیین کلاس بهینه حجم مخرن سد جامیشان در توابع هدف مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. با داشتن سری تاریخی جریان ورودی به سد جامیشان و حجم مفید مخزن، جریان ورودی با روش طول بازه های مساوی به 3 کلاس و حجم مخزن با روش موران به کلاس های 3، 5، 7 و 10 گسسته سازی شد. با تعریف تابع هدف به صورت حداقل سازی خسارات سیستم برای هر ترکیب از کلاس جریان و حجم مخزن (k,i) روش برنامه ریزی پویای احتمالاتی انجام شد. با دستیابی به سیاست پایا برای هر دوره، مقادیر رهاسازی، حجم جریان و حجم مخزن به صورت قطعی برای هر دوره محاسبه شد.
یافته هانتایج نشان داد در حالت 0=α که فقط تامین مجموع نیازهای پایاب سد مدنظر است، کلاس بهینه حجم مخزن برابر 7=k انتخاب شد که به ازای آن حداقل مقدار در حجم کمبود تامین مشاهده شد. چنانچه تابع هدف 1=α باشد (فقط حجم مخزن هدف)، در این حالت حجم مخزن بهینه برابر10=k است که به ازای آن اختلاف حجم مخزن از مقدار مطلوب () از حالت ثابت خارج شد و اولین تغییر کاهشی در آن مشاهده شد. تعیین کلاس بهینه حجم مخزن در حالت 1=α متاثر از نوع روش گسسته سازی حجم مخزن است که در روش های موران و کلاسیک با نتایج یکسان، k بهینه برابر 10 و در روش ساوارنسکی 7=k انتخاب شد. در حالت 5/0=α (دو هدف رهاسازی از مخزن و حجم مخزن هدف) حجم مخزن منتخب بر اساس تابع هدف برابر 10=k انتخاب شد.
نتیجه گیریدرشرایطی که تابع هدف فقط تخصیص و خروجی از مخزن است، کلاس بهینه حجم مخزن در نقطه ای اتفاق خواهد افتاد که میزان حجم کمبودها با افزایش کلاس بندی مخزن ثابت بماند. در این حالت با تقسیم بندی حجم مخزن به 7 کلاس میزان حجم کمبود ثابت شده و 7=k به عنوان کلاس بهینه انتخاب شد. در سناریوی دوم، نقطه ای به عنوان بهترین گسسته سازی از حجم مخزن انتخاب شد که بیش ترین نزدیکی را با حجم ذخیره مورد نیاز () داشت، لذا در این حالت کلاس بهینه حجم مخزن 10=k است. در سناریوی سوم، با انتخاب کلاس 10 برای حجم مخزن، دو هدف حداقل سازی حجم ذخیره و رهاسازی از مقادیر مطلوب بهتر رعایت شد و مقدار تابع هدف در کلاس 10 اولین تغییر کاهشی را از خود نشان داد.
کلید واژگان: برنامه ریزی پویای احتمالاتی, گسسته سازی حجم مخزن, بهره برداری مخزن, تابع هدفBackground and ObjectivesNowadays, water scarcity is the current issue in Iran. This issue made the more necessity of using the proper water resources management more than the past. Stochastic Dynamic programming (SDP) is one of the methods to obtain the reservoir operation rules. In this method, one of the most important factors to find the optimal solution is discretization of the storage capacity and reservoir inflow. In this research, some storage classes (3, 5, 7 and 10) are analyzed to achieve the optimum storage discretization by SDP method, considering tree types of objective function (α = 0, α = 0.5, α = 1) with the constant reservoir inflow classes.
Materials and MethodsIn this study, the SDP model has been used to find the optimal storage of Jamishan reservoir by any objective functions. By using historical reservoir inflow time series, reservoir inflow and storage are discretized in 3 classes with equal length intervals method and also 3, 5, 7 and 10 classes by Moran method, respectively. This method is applied by driving objective function as a minimization of system damage for each composition of the reservoir inflow and storage classes (k, i). By achieving the steady policy at each period, the amount of reservoir Inflow, storage and release are deterministically defined.
ResultsThe results showed that the optimal storage capacity, only water supply of downstream demands considered as an objective function, is k=7 and there is minimum water deficit in case of α=0. In addition, this would be 10 classes in case of α=1, which the amount of difference between reservoir storage and its desirable would be changed from constant value and the first decreasing change would be appear. Obtaining reservoir storage classes is also affected by method of discretization since this value is obtained 10 for classic and Moran method and 7 in Savarenskiy method. That is selected k = 10 based on the objective function in case of α = 0.5 considered two objectives of reservoir release storage volume simultaneously.
ConclusionIn case of α=0, the objective function is only reservoir release and water allocation, and of the optimal class of reservoir storage would occur at the point where water deficit is constant by increasing the number of storage classifications which k=7 is the optimal class. In the second scenario the objective function which is α=1 is selected as the best discretized class of the reservoir storage which has the closest vicinity to the target storage (Ts). So, in this case, k=10 is the optimum reservoir storage. In the third scenario, α = 0.5, there is a difference between to find the optimal solution when consider the TS or Tr as the criteria. Both objective function are well regarded in this case and also the first decreasing changes is happened in k=10.
Keywords: Stochastic Dynamic programming, Reservoir storage discretization, Reservoir operation, Objective function -
با توجه به کمبود و محدودیت شدید منابع آب در کشور، یکی از گام های اساسی برای مدیریت، برنامه ریزی و تامین آب طرح های موجود و توسعه در حوضه های آبریز، نگاه ویژه به مقادیر حداکثر آبدهی مطمئن قابل تامین است. از آن جا که رژیم جریان در حوضه های آبریز معمولا تنظیمی بوده و تحت تاثیر سدهای مخزنی سری و موازی است، استفاده از روش های کاربردی مناسب ضرورت دارد. در این تحقیق، به توسعه یک مدل آبدهی مبتنی بر برنامه ریزی خطی در سیستم منابع آب سه مخزنی حوضه آبریز زهره در جنوب غرب ایران پرداخته شده است. اساس این مدل، مبتنی بر معادله های پیوستگی ذخیره مخزن، معادله های آبدهی در هر مخزن، معادله های تخصیص آب و محدودیت های ظرفیت ذخیره است که تابع هدف آن حداکثر سازی مجموع آبدهی ماهانه قابل رهاسازی از سدهای مخزنی در یک دوره درازمدت، برای تامین نیازهای مختلف است. با پیاده سازی مدل آبدهی، بهبود قابل ملاحظه ای در شاخص اصلاح شده کمبود در سیستم منابع آب مورد بررسی در مقایسه با سیاست شبیه سازی استاندارد به برآورد شده است. نتایج نشان داد که در شرایط توسعه آتی، اعتماد پذیری تامین نیازهای سیستم منابع آب زهره معادل با 83 درصد است و آبدهی مطمئن سیستم زهره معادل با 65 درصد نیازها خواهد بود.کلید واژگان: آبدهی مطمئن, اعتماد پذیری, برنامه ریزی خطی, بهره برداری مخزن, بهینه سازیBased on water deficits and the severe limitation of water in the country, one of the basic steps for the management, planning and water supply in available and developed projects of catchments, is estimation the maximum yield values. As flow regime in catchments is usually regular and affected by the series and parallel dams, use of appropriate and applicable methods are necessary. In this research, a yield model based on linear programming, for three reservoirs- Zohre catchment in south-west of Iran, has developed. The base of this model is including reservoir storage continuity equations, stream flow expressions in each reservoir, water allocation equations, and storage capacity limitation. The objective function is the maximization of total monthly yield for a long-term period of inflow that can be released from reservoir dams to supply demands in water resource systems. After implementing of the yield model, the modified shortage index in the water resource system has improved in comparison to Standard Operating Policy (SOP) and it has been effective in adjusting severe deficit.The results showed that the reliability for satisfying demands in developed future condition of zohre water resource system is about 83% and the yield is about 65% of demands.Keywords: Yield, Reliability, Linear programming, Reservoir operation, Optimization
-
در بهره برداری بهینه کمی و کیفی از مخزن سدهابه دلیلوجود تصمیم گیران و ذینفعان متعدد با اهداف و مطلوبیت های متفاوت و همچنین تعداد زیاد متغیرهای حالت و تصمیم، مساله تصمیم گیری بسیار پیچیده و امری ضروری محسوب می شود. در این مقاله با هدف رفع اختلاف بین تصمیم گیران در بهره برداری از مخزن سد، کاربرد یک مدل رفع اختلاف گروهی چند نفره جهت تعیین نقطه بهینه بر روی منحنی تبادل بدست آمده از تلفیق مدل شبیه سازی کیفی یک بعدی مخزن و مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک حاصل از تحقیقات پیشین به نحوی که مطلوبیت همه تصمیم گیران از لحاظ کمی و کیفی تامین شود، ارائه می گردد. برای تدوین قوانین و سیاست های بهره برداری به هنگام کمی - کیفی از مخزن سد، استفاده از مدل شبیه سازی هوشمند شبکه های بیزی که دارای قابلیت خروجی احتمالاتی می باشد پیشنهاد می شود. مطالعه موردی، سد پانزده خرداد ایران است که مخزن آن دارای مشکل قابل توجه کیفی است. نتایج حاصل نشان دهنده کارایی مناسب مدل های ارائه شده در حل اختلاف بین سازمان های تصمیم گیرنده و تعیین سیاست های بهینه و به هنگام بهره برداری کمی - کیفی از مخزن می باشد.کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, بهره برداری مخزن, رفع اختلاف گروهی, شبکه های بیزیIn reservoir operation, there are various decision makers and stakeholders with different and varied utilities. In this paper, investigates the conflicts among decision makers and stakeholders and water quality simulation model and Genetic Algorithm (GA) optimization model combined to find the trade-off curve between qualitative and quantitative issues. The group n person conflict resolution theory is used for selecting the best point on trade-off curve. The Bayesian networks as a novel type of learning model is used to develop real-time operating rules. To evaluate the efficiency of the proposed methodology, it is applied to the 15-Khordad dam located in the central part of Iran. The 15-Khordad dam supplies the water demands of three main sectors: domestic, agriculture and environment. These sectors have conflicting interests about the quantity and quality of the allocated water to their demands the test results show that the both conflict resolution model and Bayesian network model can significantly calculate real-time reservoir operating policies.Keywords: Bayesian networks, genetic algorithm, group bargaining, reservoir operation
-
در این مطالعه مدل منطق فازی با استفاده از برنامه ریزی غیرخطی برای ایجاد مجموعه ای بهینه برای تولید پایگاه داده فازی به منظور بهره برداری بهینه از مخزن سد ایلانجق با هدف آبیاری سه محصول کشاورزی (گندم، جو، سورگوم) در درگز واقع در شمال شرق ایران پیشنهاد شده است. مدل منطق فازی به دست آمده می تواند ویژگی های مهمی از سیستم از مجموعه جفت داده های ورودی- خروجی که از مدل غیر خطی به دست می آید را استخراج کرده و به عنوان قواعد بهره برداری عمومی در سال های آتی مورد استفاده قرار دهد. اما افزایش اعضاء مجموعه های فازی و متعاقبا افزایش تعداد قواعد، تصمیم گیری در این فضا را مشکل کرده و بنابراین نقطه ضعفی جدی برای این مدل ها محسوب می شود. بر این اساس، راه حلی بر پایه خوشه بندی جهت تولید تعداد محدودی قاعده، با حداکثر اهمیت پیشنهاد شده است. مدل توسعه یافته فازی که با استفاده از روش خوشه بندی در این مطالعه پیشنهاد شده، از دو لحاظ دارای اهمیت است. این مدل نه تنها از نظر آسان تر و قابل فهم کردن سیستم استنتاج فازی اهمیت دارد، بلکه با استفاده از تعداد قواعد محدودتر، قواعد بهره برداری معنادارتری را در اختیار بهره بردار قرار می دهد. مدل ارایه شده به طور سالانه و با گام های زمانی ماهانه و حجم اولیه مخزن در ابتدای سال زراعی طرح ریزی شده است. نتایج نشان داد که تغییرات رها سازی در هر دو مدل مشابه است به گونه ای که در طول یک دوره 12 ماهه، 97/0=R2 بوده و در هر دو مدل تغییرات رها سازی از ماه مهر تا ماه اردیبهشت به تدریج افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. اما به طورکلی میزان آب رها سازی شده در مدل فازی تقریبا کمتر از مدل غیر خطی به دست آمده است، به خصوص در ماه های پر رقابت اردیبهشت و خردادماه که میان سه گیاه کاشته شده رقابت بر سر آب به حداکثر خود می رسد، درصد کاهش آب به متوسط درصد کاهش سالانه به ترتیب برابر 57/0 و 81/0 در مرحله آموزش و 93/0 و 145/1 در مرحله آزمون می باشد.
کلید واژگان: بهره برداری مخزن, برنامه ریزی غیر خطی, مدل فازی, خوشه بندی, رهاسازیResults of a Non-Linear Programming (NLP) model were used to develop Fuzzy Rule Bases for optimal Ilanjogh reservoir operation located in Daregaz, northeast of Iran. The dam is desiged for agriculture of three crops (winter, barley, and sorghum). Making decision is considered in two levels: reservoir and farm levels. The reservoir level Fuzzy logic model extracts important features of the system from the input-output data set by NLP and represents features as general operating rules. The developed model serves not only as efficient decision making tool in easy and understandable Fuzzy Inference Systems, but also provides operators with a limited number of the most meaningful operating rules using Clustering-Based approach. The model is set properly in a yearly based with initial storage and monthly steps. Results showed that the changing trend of water releases in both models is the same with R2=0.97 such that over the 12 months period, both trends had increased from October to May but since then, they decreased gradually. But in general, the amount of annual released water in Fuzzy model is almost less than NLP, especially in competitive month, May and June, when there was a competition between all 3 crops for water, the percentage of water deficit to the percentage of annual mean water deficit were 0.57 and 0.81 in training and 0.93 and 1.145 in the test stage, respectively.Keywords: Reservoir operation, Non, Linear programming, Fuzzy model, Clustering, Release -
حجم مخزن سد وشمگیر به دلیل عمر طولانی و ورود رسوبات، به مقدار زیادی کاهش یافته است. بنابراین ضرورت دارد برای حفظ سرمایه گذاری انجام شده و تامین کمبود آب اختصاص یافته، با توجه به سدهای احداث شده بالادست، چاره اندیشی شود. از این رو در این پژوهش به افزایش ظرفیت مخزن سد وشمگیر با توجه به دیدگاه سیستمی دو سدی گلستان و وشمگیر با به کارگیری روش های بهینه سازی در دو حالت شرایط فعلی و شرایط آتی (افق 20 ساله از شروع بهره برداری) پرداخته شد. هچنین در این پژوهش، از روش گره بندی برای ساده سازی ساختار مساله و از روش برنامه ریزی خطی برای حل مساله بهینه سازی استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد در شرایط فعلی نیازی به افرایش حجم سد وشمگیر نمی باشد ولی در شرایط آتی به دلیل پرشدن سد گلستان از رسوبات طی سال های آتی، برای بهره برداری بهینه از سدهای گلستان و وشمگیر، افزایش ظرفیت حجم سد وشمگیر تا حدود 9 میلیون مترمکعب جهت تامین کلیه نیازهای آبی ضروری خواهد بود. همچنین نتایج نشان داد که روش برنامه ریزی خطی روشی کارآمد در برنامه ریزی منابع آب است.
کلید واژگان: بهره برداری مخزن, سد وشمگیر, سد گلستان, برنامه ریزی خطی -
محدودیت منابع آب های سطحی و بروز دوره های کم آبی در کشور، ضرورت مدیریت صحیح از مخازن سدها را ایجاب می کند. در این راستا در صورتی که در شرایط خاص نتوان برای یک سیستم بهره برداری از روش های کلاسیک بهینه سازی استفاده کرد، می توان از ابزار نوین در بهینه سازی به عنوان یک تکنیک کارآمد در مدیریت سد ها استفاده کرد. در این تحقیق از الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی به منظور بهینه سازی سیستم مدیریت مخزن سد دز استفاده شد و سپس نتایج حاصل از آن با نتایج بهره برداری بهینه به روش غیرخطی مقایسه گردید. این مقایسه نشان می دهد که با وجود اینکه در روش الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی به تعداد زیادی شبیه سازی در طول دوره آماری نیاز است ولی این مسئله باعث کاهش سرعت همگرایی نشده و در بسیاری از مواقع جواب ها به مراتب بهتر از روش غیرخطی می باشد. با توجه به این نتیجه، می توان استفاده از این روش را برای بهینه سازی بهره برداری از مخازن سدها پیشنهاد کرد.
کلید واژگان: الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی, برنامه ریزی غیرخطی, بهره برداری مخزن, بهینه سازی, سد دزDue to severe surface water limitation and extended drought periods in Iran, proper management of dam reservoirs has been considered as a major challenge in recent years. When the classical methods of optimization do not provide efficient and sustainable results, the improved harmony search algorithm (IHS) can be applied. In this research, the proposed method has been used to manage Dez dam reservoir operation. A comparison between IHS and non linear programming (NLP) results show that the IHS reveals no decrease in convergence speed in spite of using a large set of simulation procedure. In most observed cases the responses of IHS were much better than that of NLP. Accordingly, the proposed method can be applied in reservoir operation system with success.Keywords: Dez dam, Improved harmony Search algorithm, Non linear programming, Optimization, Reservoir operation
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.